精密机械课程设计--螺旋传动示数装置

精密机械课程设计螺旋传动示数装置

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目录

一、功能及原理

二、给定的技术条件和要求

三、结构方案的分析和选择

四、示数零件的设计与参数的选择和计算

五、限动部分的结构参数的选择与计算

六、齿轮副传动参数和结构尺寸的选择与计算

七、误差分析与估算

八、强度与刚度校核

九、运动部分摩擦和效率的分析与计算

十、制造、安装、调试和使用中的注意事项十一、参考资料

螺旋传动示数装置

一、功能及原理

运动通过齿轮副1和齿轮副2输入，使螺杆5转动，从而使螺母7移动。螺母7受滑块4的限制，只能沿螺杆进行轴向运动，从而通过示值尺6和移动螺母7上的指标线实现读数。移动螺母7、左挡环3和右挡环8和螺杆5组成螺旋限动器，以限制螺旋副的移动范围。该示数装置为一封闭的独立部件。

二、给定的技术条件和要求

1．示数范围为0~30mm，示值精度为0.02mm。

2．输入转动齿轮副的传动比i=2，中心距为a=24mm。

3．示数装置需设计限动器来限制其运动范围，要求限动装置限动可靠。

4．部件外形尺寸不得大于120(mm)×80(mm)×50(mm)

5．本部件与主机连接尺寸如下图所示，主机联接部分为6个M510的螺孔。

6．螺杆轴线距本部件底面高度尺寸为25±0.05mm

7．按单件生产设计。

三、结构方案的分析和选择

3.1螺旋传动示数的原理

在本设计方案中，我们采用滑动传动方式，主要基于以下几点考虑：

1.降速比传动比大。螺距一般很小，故在转角很大的情况下，能获得很小的直线位移量，可明显缩短机构的链传动，所以传动结构简单、紧凑，传动精度高，工作平稳。

2.具有增力作用。自主动件输入一个较小的转矩，从动件上即能得到较大的轴向力。

3.效率低，磨损快。因螺旋工作面为滑动摩擦，故其传动效率低（一般为30%—40%），磨损快，不适用于高速和大功率传动。

由于本装置处于低速运行状态，工作台行程短，无寿命要求且要求精度高、运行平稳，综合以上几点分析，选用滑动螺旋传动。

装置基于螺旋传动的原理，利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动转变为直线运动，实现运动的传递和转换功能。螺旋传动是精密机械中常用的一种运动形式，将螺旋运动变为直线运动。其运动关系式为

l=P h 2π

φ

式中：l——螺杆（或螺母）的位移（mm）；

P h——导程（mm）；

φ——螺杆和螺母间的相对转角（rad）。

根据此原理，装置示数部分采用螺杆转动，螺母移动的运动方式，通过螺母上的指标线以及固定在机架上的示值尺进行示数。

3.2示数装置的改进方法

螺杆与螺纹之间的配合精度不高，无法实现技术要求中0.02mm的示值精度，因此我们对装置进行改进。从曾经使用过的游标卡尺和螺旋测微器中得到启发，将本装置中的示数功能分成两部分实现：其一为固定在机架上的示值尺，最小刻度为1mm，示数范围是0~30mm；其二为固定在螺杆上同步转动的细微读数盘，其精度达到0.02mm，示数范围是0~1.00mm。通过两次配合读数从而达到设计的精度要求。

细微读数盘一周分为50个刻度，当螺杆转动一圈时，螺母前进或后退1mm，而其中的微小变化可以通过细微读数盘读出，显然细微读数盘的精度为1mm50

⁄=0.02mm。

3.3 螺旋传动示数装置的外形设计

此装置是具有特定功能的精密测量元件，为保证其测量精度，装置应具备完整的外形结构。除此之外，在装置的外壳上应留有观察窗，用玻璃制作。

根据设计要求，整个装置外形尺寸按照120(mm)×80(mm)×50(mm)来设计，因此内部零件制作应尽量小巧、配合应尽量紧凑，不空余过多无用空间。

四、示数零件的设计与参数的选择和计算

4.1对示数零件的要求

1．示值尺的示数范围为0~30mm，最小分度为1mm；细微读数盘的示数范围为0~1mm，最小分度为0.02mm。

2．结构简单，易于读数。

3．保证零点位置方便进行调零。

4.2细微读数盘的设计

细微读数盘在工作时，要能够与螺杆同步转动，因此结构中应有一个读数轮与轴固定以实现这一目的。在工作时，圆形刻度盘和读数轮夹紧固定，实现和轴的同步转动；调零时，读数盘与读数轮分离，独立旋转，即可进行调零工作。

4.3刻线长度与深度

示值尺刻线尺寸：

根据刻线长度选用原则，当最小刻线间隔为0.8~1.2 mm时，刻线长度为1.8~3.6 mm最佳，则刻度数目为主刻度盘0~30mm等分，0，10，20，30示数线长为3 mm，并标注示数；其他示数线长度为2 mm，不标注示数。

刻线加工方法为刀刻法，深度为0.5mm ；

圆形刻度盘刻线尺寸：

根据设计，度盘直径为32mm，刻线数目为50（0~49），刻线角度间隔为：

360 50=7.2°.最外围刻线间隔:π∗32

50

=2.01mm,故采用两种长度的刻度线为2mm和

4mm,其中当刻度值为5的倍数时为4mm刻线；

刻线深度为0.5mm。

4.4示数零件的材料和表面处理

为了防腐和美观以及读数的方便，示数装置应进行表面处理。常用的表面处理方法是喷砂、镀铬和喷漆。本装置中采用镀铬的方式保护零件，刻线为黑色，使读数方便可靠。

五、限动部分的结构参数的选择与计算

螺旋限动器安装于轴上位于螺母两端，用来给螺母精确定位，确保螺母初始值与最大值符合要求范围。挡块的设计要求比较简单，主要考虑其外形尺寸和强度，因为没有大的力接触，因此设计时要适当地节约空间，减轻重量，以减少轴的负载，设计如下：